(57)【要約】繊維強化プラスチック材を円筒形に成形して円筒ロータを使用した場合であっても、円筒ロータの成形後に仕上げ加工を行わなくてもよい真空ポンプを提供する。  ターボ分子ポンプ部１４とネジ溝ポンプ部１５とを有し、ターボ分子ポンプ部１４のロータ１７の下端部にネジ溝ポンプ部１５の繊維強化プラスチック材を円筒形に成形してなる円筒ロータ２１の上端部を接合した真空ポンプにおいて、ターボ分子ポンプ部１４のロータ１７とネジ溝ポンプ部１５の円筒ロータ２１の接合部分を排気経路２４の上流側に設置する。これによって、円筒ロータ２１の成形後に仕上げ加工を行わなくてもよい。尚、円筒ロータ２１の成形後に仕上げ加工を行う場合は、円筒ロータ２１の凹凸部分に樹脂をコーティングしたり、巻付角を４５度以下にしてヘリカル状に繊維を巻きつけてもよい。
2011162070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化複合材料により略円筒形に形成された円筒ロータが、他材料性ロータに接合されたロータを有すると共に、ネジ溝ポンプまたはゲーテポンプ等を形成してなる真空ポンプにおいて、
前記円筒ロータは、円周方向に対して４５度未満に繊維を配向したフープ層を含む多層構造で形成され、
少なくとも前記円筒ロータの接合部分では、前記フープ層のうち最外層となる層の繊維が寸断されないように、前記最外層の外周に保護対策がなされていることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
前記円筒ロータにおける、少なくとも前記接合部分において、
前記円筒ロータの表面の凹凸を低減させるように、前記フープ層の外側に樹脂層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記樹脂層が設けられた後、該樹脂層はその厚みの範囲内で除去加工されていることを特徴とする請求項２記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記樹脂層は、樹脂を注型することによって形成されることを特徴とする請求項２又は３記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記円筒ロータにおける、少なくとも前記接合部分において、
前記フープ層の外側に、円周方向に対して４５度以上に繊維を配向したヘリカル層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
【請求項６】
前記ヘリカル層が設けられた後、該ヘリカル層の厚みの範囲内で、そのヘリカル層に巻かれた繊維及び該繊維の周囲の樹脂が除去加工されていることを特徴とする請求項５記載の真空ポンプ。
【請求項７】
前記フープ層が最外層となるように形成された前記円筒ロータにおいて、
前記円筒ロータの外周の除去加工の範囲は、前記接合部分を除く部分の少なくとも一部であることを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
【請求項８】
前記接合部分は、前記ネジ溝ポンプの排気経路の上流側に設けられていることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空ポンプに関するものであり、特に、半導体製造や高エネルギー物理学等に供される工業用真空装置において、中真空から高真空及び超高真空に亘る圧力範囲で利用可能な真空ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の真空ポンプは、吸気口と排気口とを有する筐体内に、該吸気口側からターボ分子ポンプ部と円筒形ネジ溝ポンプ部を順次配設した構造となっている。
また、前記円筒形ネジ溝ポンプ部のロータあるいはステータはアルミ合金製であり、真空ポンプの回転数の高速化は、円筒形ネジ溝ポンプ部のロータの強度で制限される。
そこで、前記真空ポンプのネジ溝ポンプ部のロータに、繊維強化プラスチック材（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ、通称「ＦＲＰ材」という。）を円筒形に成形してなる円筒ロータを使用し、該円筒ロータの強度アップを図るようにした構造のものも知られている。円筒ロータには、回転させたときの遠心力や熱膨張率の差により、円周方向の負荷が掛かる。その為、ＦＲＰでは通常、繊維を円周方向に配向した層を最も外側として形成する。繊維強化プラスチック材としては、アラミド繊維、ボロン繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリエチレン繊維などを用いたものがある。
しかしながら、繊維強化プラスチック材（以下、ＦＲＰ材）という）を円筒形に成形して円筒ロータとした場合は、ＦＲＰ材を円筒形に成形した後の表面が大きく歪んでいるため、成形後に仕上げ加工を行う必要がある。ところが、この仕上げ加工では、円筒ロータの表層付近を蛇行している繊維が寸断されてしまうため、高い負荷（荷重）をかけたときに、該ＦＲＰ材の繊維が部分的に剥がれてササクレや歪みを生じさせて破損するおそれがある。
そこで、従来から、その対策として、例えば特許文献１、特許文献２で知られるような、様々な手段が提案されている。
すなわち、特許文献１の真空ポンプでは、ターボ分子ポンプ部とネジ溝ポンプ部との熱膨張の差や遠心力による変形量の差を緩和させるために、ＦＲＰ材の支え板を介して前記ターボ分子ポンプ部のロータと前記ネジ溝ポンプ部の円筒ロータとを接合させている。
さらに、特許文献２の真空ポンプでは、ターボ分子ポンプ部とネジ溝ポンプ部との熱膨張の差や遠心力による変形量の差を緩和させるために、ＦＲＰ材における繊維の巻き付け角、及び、樹脂含有量等の成形条件や形状を工夫している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０９８１３９号公報
【特許文献２】特開２００４−２７８５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、従来のＦＲＰ材を円筒形に形成してなる円筒ロータにおける繊維のササクレや歪みを生じて破損する場合の対策として、前記ターボ分子ポンプ部のロータと前記ネジ溝ポンプ部の前記円筒ロータとをＦＲＰ材の支え板を介して接合するようにした特許文献１に記載される構造では、部品点数及び組立工数が増加するためにコストアップになるという問題がある。また、精度良く組立てるのが難しく、固定部との接触防止のために、固定部とのクリアランスを広げることが必要となる場合もある。その結果、排気性能が低下する問題もある。
さらに、上述した特許文献２に記載される構造、すなわちＦＲＰ材における繊維の巻き付け角、及び、樹脂含有量等の成形条件や形状を工夫している構造では、ＦＲＰ材の形状が複雑になるため、生産性が悪く、コストアップになるという問題がある。
そこで、繊維強化プラスチック材を円筒形に成形した円筒ロータを使用した場合であっても、円筒ロータの表面が部分的に剥れて破損するのを防ぐために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、繊維強化複合材料により略円筒形に形成された円筒ロータが、他材料性ロータに接合されたロータを有すると共に、ネジ溝ポンプを形成してなる真空ポンプにおいて、前記円筒ロータは、円周方向に対して４５度未満に繊維を配向したフープ層を含む多層構造で形成され、少なくとも前記円筒ロータの接合部分では、前記フープ層のうち最外層となる層の繊維が寸断されないように、前記最外層の外周に保護対策がなされていることを特徴とする真空ポンプを提供する。
この構成によれば、繊維強化複合材料により略円筒形に形成された円筒ロータが、他材料性ロータに接合されたロータを有し、且つ、ネジ溝ポンプを形成してなる真空ポンプにおいて、前記円筒ロータは、円周方向に対して４５度未満に繊維を配向したフープ層を含む多層構造で形成されている。すなわち、繊維は、円筒ロータの円周方向に対して４５度未満の角度で巻かれてリング状の層を形成している。さらに、円筒ロータの接合部分においては、フープ層のうち最外層となる層の繊維が寸断されないように、最外層の外周に保護対策がなされている。
請求項２記載の発明は、前記円筒ロータにおける、少なくとも前記接合部分において、前記円筒ロータの表面の凹凸を低減させるように、前記フープ層の外側に樹脂層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の真空ポンプを提供する。
この構成によれば、円筒ロータの接合部分において、フープ層の外側に樹脂層が設けられている。これによって、円筒ロータの表面の凹凸を低減させることができる。なお、樹脂層を平滑面の形状に形成する方法としては、円筒ロータの表面の凹部に樹脂材をスプレーして該凹部内を埋める方法、樹脂材をハケで円筒ロータの表面に塗布して該凹部内を樹脂で埋める方法、又は、注型や金型を使用して形状や寸法精度を確保する方法などを行うことができる。
請求項３記載の発明は、前記樹脂層が設けられた後、該樹脂層はその厚みの範囲内で除去加工されていることを特徴とする請求項２記載の真空ポンプを提供する。
この構成によれば、円筒ロータの表面に樹脂層が設けられた後に、樹脂層はその厚みの範囲内で除去加工されているので、円筒ロータの表面の凹凸が低減されると共に表面の仕上がり精度を向上させることができる。
請求項４記載の発明は、前記樹脂層が、樹脂を注型することによって形成されることを特徴とする請求項２又は３記載の真空ポンプを提供する。
この構成によれば、円筒ロータの接合部分においてフープ層の外側に設けられた樹脂層は、樹脂を鋳型に注入することによって形成されているので、除去加工を行わなくても寸法精度を確保できる。
請求項５記載の発明は、前記円筒ロータにおける、少なくとも前記接合部分において、前記フープ層の外側に、円周方向に対して４５度以上に繊維を配向したヘリカル層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の真空ポンプを提供する。
この構成によれば、円筒ロータにおける接合部分において、フープ層の外側には、さらに、円周方向に対して４５度以上に繊維を配向したヘリカル層が設けられている。
請求項６記載の発明は、前記ヘリカル層が設けられた後、該ヘリカル層の厚みの範囲内で、そのヘリカル層に巻かれた繊維及び該繊維の周囲の樹脂が除去加工されていることを特徴とする請求項５記載の真空ポンプを提供する。
この構成によれば、円筒ロータの接合部分におけるフープ層の外側にヘリカル層が設けられた後、そのヘリカル層の厚みの範囲内で、そのヘリカル層に巻かれた繊維及び該繊維の周囲の樹脂が除去加工されている。ヘリカル層に巻かれた繊維は、円周方向に対して４５度以上に配向されているため、円周方向に負荷がかかった場合にも、ヘリカル層の繊維には大きな負荷が発生することはない。従って、円筒ロータの表面が部分的に剥がれることを防止できる。
請求項７記載の発明は、前記フープ層が最外層となるように形成された前記円筒ロータにおいて、前記円筒ロータの外周の除去加工の範囲は、前記接合部分を除く部分の少なくとも一部であることを特徴とする請求項１記載の真空ポンプを提供する。
この構成によれば、フープ層が最外層となるように形成された円筒ロータにおいて、その円筒ロータの外周部分は、接合部分を除く部分の一部分のみが除去加工されている。従って、真空ポンプの商品性を損なうおそれはない。
請求項８記載の発明は、前記接合部分が、前記ネジ溝ポンプの排気経路の上流側に設けられていることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の真空ポンプを提供する。
この構成によれば、円筒ロータの接合部分はネジ溝ポンプの排気経路の上流側に設けられている。すなわち、繊維強化プラスチック材を円筒形に成形して円筒ロータを形成した場合、その表面部分が凹凸状になるため、円筒表面に対して仕上げ加工を実施しない場合は、対向する部品との間の隙間を増やす必要がある。しかしながら、本発明の真空ポンプでは、圧力が低いために隙間を拡げたときの影響が小さい排気経路の上流側に、ターボ分子ポンプ部のロータとネジ溝ポンプ部の円筒ロータの接合部分を設置している。従って、円筒ロータと対向する部品との間に大きな隙間が生じていても、排気速度及び圧縮比を著しく低下させることなく排気口より排気される。したがって、繊維強化プラスチック材を円筒形に成形してなる円筒ロータの少なくとも荷重がかかる接合部分に対して、円筒ロータの成形後に仕上げ加工を行わなくてもよい。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明によれば、最外層の外周に保護対策がなされたことにより、大きな負荷がかかるフープ層の繊維が寸断されなくなる為、強度の向上が期待できる。
請求項２の発明によれば、最外層のフープ層を除去加工して平滑化する代わりに、樹脂をコーティングして平滑化している為、大きな負荷のかかるフープ層の繊維が寸断されなくなる為、強度の向上が期待できる。
請求項３記載の発明によれば、円筒ロータの表面に形成された樹脂層はその厚みの範囲内で除去加工されているので、請求項２記載の発明の効果に加えて、円筒ロータの表面の凹凸が低減されると共に表面の仕上がり精度を向上させることができる。言い換えると、円筒ロータの接合部分と対応する上端部最外層に加工シロを設け、円筒ロータの成形後に、該加工シロの部分だけ仕上げ加工して所定の精度に対応することができるので、加工精度の向上を期待することができる。
請求項４記載の発明によれば、フープ層の外側に設けられた樹脂層は樹脂を鋳型に注入することによって形成されているので、請求項２の発明の効果に加えて、加工工数を増加させることなく加工精度の良い円筒ロータを形成することができる。
請求項５記載の発明によれば、円筒ロータにおける接合部分において、フープ層の外側に、円周方向に対して４５度以上に繊維を配向したヘリカル層を設けているので、大きな負荷のかかるフープ層の繊維が寸断されなくなる為、強度の向上が期待できる。
請求項６記載の発明によれば、フープ層の外側に設けたヘリカル層の厚みの範囲内で、そのヘリカル層に巻かれた繊維及び該繊維の周囲の樹脂が除去加工されているので、請求項５記載の発明の効果に加えて、円筒ロータの表面の凸凹が低減されると共に、表面の仕上がり精度を向上させることが出来る。また円周方向に対して、４５度以上に繊維を配向している為、円周方向に負荷がかかっても、繊維には大きな負荷は発生しない。その為、部分的に剥れることはない。
請求項７記載の発明によれば、円筒ロータの外周部分は、接合部分を除く部分の一部分のみに除去加工の範囲が限定されており、大きな負荷のかかる接合部のフープ層の繊維が切断されることがないため、強度の向上が期待できる。
請求項８記載の発明によれば、圧力が低く固定部とのクリアランスを広げた場合にも排気性能に与える影響が小さい、排気経路の上流側に接合部分を設けたことにより、接合部分の外周面の仕上がり精度が良くなくとも高い商品性を維持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は本発明の一実施例として示す真空ポンプの縦断面図である。
図２は図１に示す本発明の複合真空ポンプにおける円筒ロータの仕上げ加工の一実施例を示す説明図である。
図３は図１に示す本発明の複合真空ポンプにおける円筒ロータの仕上げ加工の他の実施例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、繊維強化プラスチック材を円筒形に成形して円筒ロータを使用した場合であっても、円筒ロータが低負荷で破損することを防止するという目的を達成するために、繊維強化複合材料により略円筒形に形成された円筒ロータが、他材料性ロータに接合されたロータを有すると共に、ネジ溝ポンプを形成してなる真空ポンプにおいて、前記円筒ロータは、円周方向に対して４５度未満に繊維を配向したフープ層を含む多層構造で形成され、少なくとも前記円筒ロータの接合部分では、前記フープ層のうち最外層となる層の繊維が寸断されないように、前記最外層の外周に保護対策がなされていることを特徴とする真空ポンプを提供することにより実現した。
【実施例】
【０００９】
以下、本発明の真空ポンプについて、図１乃至図３を参照しながら好適な実施例を説明する。図１は本発明に係る真空ポンプの縦断面図である。
図１において、真空ポンプ１０は、吸気口１１と排気口１２とを有する筐体１３を備えている。該筐体１３内には、上部にターボ分子ポンプ部１４と、その下方に円筒形のネジ溝ポンプ部１５が設けられているとともに、該ターボ分子ポンプ部１４内と該ネジ溝ポンプ部１５内を通って前記吸気口１１と前記排気口１２を連通してなる排気経路２４が形成されている。
前記排気通路２４は、より具体的には、前記ターボ分子ポンプ部１４の後述する相対向しているロータ１７の外周面と前記筐体１３の内周面との間の隙間、及び前記ネジ溝ポンプ部１５の後述する円筒ロータ２１の外周面とステータ２３の内周面との間の隙間を相互に連通させるとともに、前記ターボ分子ポンプ部１４側の隙間上端側を前記吸気口１１に連通させ、かつ、前記ネジ溝ポンプ部１５側の隙間下端側を前記排気口１２に連通して形成されている。
前記ターボ分子ポンプ部１４は、回転軸１６に固設されたアルミ合金製のロータ１７の外周面に突設された多数の動翼１８，１８…と、前記筐体１３の内周面に突設された多数の静翼１９，１９…との組み合わせからなる。
前記ネジ溝ポンプ部１５は、前記ターボ分子ポンプ部１４におけるロータ１７の下端部の外周面に突設された鍔状円環部２０の外周、すなわち接合部２０ａに例えば接着剤等を用いて圧入固着された円筒ロータ２１と、該円筒ロータ２１の外周と小隙間を有して対向し、該小隙間と共に前記排気経路２４の一部を形成してなるネジ溝２２が設置されたステータ２３とからなる。該ネジ溝２２は、下方へ行くに従って深さが浅くなるようにして形成されている。また、該ステータ２３は、前記筐体１３の内面に固定されている。そして、前記ネジ溝２２の下端は前記排気経路２４の最下流側において前記排気口１２に連通され、前記ターボ分子ポンプ部１４の前記ロータ１７と前記ネジ溝ポンプ部１５の前記円筒ロータ２１の接合部２０ａは、前記排気経路２４の上流側に設置されている。
また、前記回転軸１６の中間部には、モータ筐体２５内に設けられたインダクションモータ等の高周波モータ２６のロータ２６ａが固定されている。該回転軸１６は、磁気軸受で支承され、上部及び下部に保護軸受２７，２７が設けられている。
前記円筒ロータ２１は、ＦＲＰ材を円筒形に形成してなり、円周方向と軸方向の両方に力が分担するように円周方向に繊維を配向させたフープ層、円周方向に対して４５度以上に繊維を配向したヘリカル層などを組合せた複合層としている。
なお、前記ターボ分子ポンプ部１４の前記ロータ１７と前記ネジ溝ポンプ部１５における前記円筒ロータ２１とが接合部２０ａと対応する上端部の箇所、すなわち、前記円筒形ロータ２１の上端部最外層部分は、樹脂材をスプレーし、表面の凹部内を樹脂材で埋めて平滑化されている。
次に、図１に示す真空ポンプの動作について説明する。前記高周波モータ２６の駆動によって前記吸気口１１から流入した気体は、分子流あるいはそれに近い中間流状態にあり、その気体分子は前記ターボ分子ポンプ部１４の回転する前記動翼１８，１８…と前記筐体１３から突設した前記静翼１９，１９・‥との作用より、下方向に運動量が与えられ、該動翼１８，１８…の高速回転に伴って下流側へ気体が圧縮移動する。
また、圧縮移動された気体は、前記ネジ溝ポンプ部１５において、回転する前記円筒ロータ２１と、小間隙を有して形成された前記ステータ２３に沿って下流に行くにしたがって深さが浅くなる前記ネジ溝２２とに導かれるようにして、粘性流状態まで圧縮されながら前記排気通路２４内を流れ、前記排気口１２から排出される。
このとき、前記円筒ロータ２１が、ＦＲＰ材を円筒形に成形して形成された場合は、所定の仕上げ加工を実施しないと該円筒ロータ２１の表面が凹凸状態であるため、対向する前記ステータ２３との隙間を増やす必要がある。ところが、本実施例の真空ポンプ１０では、前記ターボ分子ポンプ部１４の前記ロータ１７と前記ネジ溝ポンプ部１５の円筒ロータ２１との接合部２０ａを、隙間を拡げたときの影響が小さい排気口１２側に対して圧力の低い排気経路２４の上流側に設置している。従って、円筒ロータ２１と対向するステータ２３との間に大きな隙間が生じても、排気速度及び圧縮比を著しく低下させることなく排気口１２より排気されることになる。
したがって、本実施例の真空ポンプ１０では、ＦＲＰ材を円筒形に成形してなる円筒ロータ２１の少なくとも荷重がかかる前記接合部２０ａの部分は、前記円筒ロータ２１の成形後に仕上げ加工を行わなくても済むことになる。従って、従来、仕上げ加工をすることによって、円筒ロータ２１の表層付近を蛇行している繊維が寸断され、高い負荷（荷重）をかけたときに、ＦＲＰ材の繊維構造が部分的に剥がれてササクレや歪みを生じて破損するおそれのある問題を解決することができる。また、真空ポンプの製造工程が簡単になるので、製造コストのコストダウンを計ることが可能になる。
また、前記円筒ロータ２１の少なくとも前記接合部２０ａと対応する上端部最外層に前記加工シロ２８を設け、前記円筒ロータ２１の成形後に該加工シロ２８の部分だけ、その加工シロ２８の最外層の厚みの範囲内で仕上げ加工を行って所定の精度に対応することができるので、排気速度及び圧縮比の低下をさらに小さくすることが期待できる。
図２は、図１に示す本発明の複合真空ポンプにおける円筒ロータの仕上げ加工の一実施例を示す説明図である。円筒ロータ２１の成形後に、該円筒ロータ２１の全体を仕上げ加工する場合は、最外層の厚みの範囲内において、図２に示すように、例えば最外層の一部２１ａを切削することができる。
図３は、図１に示す本発明の真空ポンプにおける円筒ロータの仕上げ加工の他の実施例を示す説明図である。円筒ロータ２１の成形後に、該円筒ロータ２１の全体を仕上げ加工する場合は、最外層の厚みの範囲内において、図３に示すように、例えば最外層の凹み部分２９に樹脂材３０をコーティングするようにして仕上げ加工を施してもよい。
すなわち、本発明の真空ポンプでは、ＦＲＰからなる円筒ロータ２１の外周の接合部２０ａを仕上げ加工しない場合と仕上げ加工をする場合の２通りの方法を実現している。前者における円筒ロータ２１の外周の接合部２０ａを仕上げ加工しない場合は、一般的には、ＦＲＰの表面が凹凸状になるため、円筒ロータ２１（ＦＲＰ）の外周と対向する部品（すなわち、ロータ１７の鍔状円環部２０）との間の隙間（クリアランス）を大きくする必要がある。ところが、本発明の実施形態では、接合部２０ａを排気経路２４の上流側に配置することによって、仕上げ加工をしないでＦＲＰの表面の凹凸が大きくても使用できるようにしている。すなわち、排気経路２４の上流側の圧力が低いところでは、対向する部品との間のクリアランスを大きくとっても影響力が小さいためである。
また、後者におけるＦＲＰからなる円筒ロータ２１の外周の接合部２０ａを仕上げ加工する場合は、接合部２０ａの最外層に加工シロを設け、仕上げ加工は最外層の加工シロの範囲内で実施する。このとき、加工シロは、樹脂材をコーティングするか、ＦＲＰを半円状の金型などで挟んで樹脂材を注入するか、又はＦＲＰの巻付角４５度以下でヘリカル状に繊維を巻きつけるなどの方法によって仕上げ加工を実施する。
ここで、排気経路２４の上流側に接合部２０ａを持って行かない場合には、繊維強化プラスチック材（ＦＲＰ）の仕上げ加工が必要な理由について説明する。円筒ロータ２１としてＦＲＰが使用されているネジ溝ポンプ部１５の排気性能は、回転翼（動翼１８）とネジ溝ポンプ部１５の筐体１３とのクリアランスの影響が非常に大きい。従って、可能な限りそのクリアランスを小さくする必要がある。
一方、ＦＲＰは繊維を巻き付けて成形するため、巻き付けムラによって表面が凹凸状になっている。また、繊維を巻き付けるときのテンションのかかり具合によって、繊維の巻数密度が変わるため、仕上がり寸法のばらつきも大きくなる。そこで、円筒ロータ２１の表面を仕上げ加工しないとクリアランスが小さくすることができない。すなわち、ＦＲＰの外周を仕上げ加工してＦＲＰの表面の凹凸を可能な限り小さくする必要がある。
次に、ＦＲＰに大きな荷重がかかる理由について説明する。円筒ロータ２１は磁気軸受による非接触支持のため回転翼（動翼１８）の放熱がよくない。そのため、内側に圧入されているアルミ合金が熱膨張することによってＦＲＰを押し広げる。これによって、ＦＲＰに大きな荷重がかかる。
また、解決したい不具合の特殊性として、ＦＲＰは表面の凸凹に沿って波を打った状態で巻き付けられている。そのため、仕上げ加工を行うと波を打った部分の山のところで繊維が分断される。また、アルミ合金の熱膨張によってＦＲＰが押し広げられたときも分断された繊維には荷重がかからないために円筒ロータ２１にはせん断力が発生する。このとき、繊維をつなぐ樹脂材料の強度限界を超えると樹脂に亀裂が発生してササクレが生じる。一般用途の場合はササクレが生じても問題はないが、高速回転体の場合には、ササクレ部分に生じる遠心力によって樹脂に発生する亀裂の進展が加速し、繊維全体が剥離する不具合が発生する。そこで、本実施形態では荷重がかかる円周方向の繊維が寸断されないように保護対策を行うことによってこれらの不具合を解消している。
ここで、ＦＲＰの表面処理方法についてさらに詳しく説明する。前述したように、ＦＲＰの表面処理については、仕上げ加工を行わない場合と、スプレーやハケ塗りや注型などによって樹脂層を表面に設ける場合とがある。後者におけるＦＲＰの表面に樹脂層を設ける場合は、その樹脂層の厚みの範囲内で仕上げ加工を行う。また、金型を用いて表面に樹脂層を形成する場合は、形状や寸法精度などが確保されているので、さらなる仕上げ加工を行う必要はない。
さらに、ＦＲＰの他の表面処理方法として、円筒ロータ２１の軸方向の±４５度以内にヘリカル状に繊維を巻き付けた層をＦＲＰの表面に設けることもできる。この場合、円筒ロータ２１の軸方向の±４５度以内に繊維を巻くと、熱膨張などによって圧入部が押し広げられたときに発生するせん断力を小さくすることができる。この場合も、繊維を巻き付けた層の厚みの範囲内で仕上げ加工を行う。さらに、ＦＲＰの圧入部を排気径路２４の上流側に設置する。このような圧力が低いところでは、固定部とのクリアランスを広げたときのときの影響を小さくすることができる。
以上を要約すると、ＦＲＰによって略円筒形に形成された円筒ロータ２１が、他材料の鍔状円環部２０の接合部２０ａに接合されたロータ１７を有すると共に、円筒ロータ２１がネジ溝ポンプ１５を形成した真空ポンプにおいて、円筒ロータ２１は、円周方向に対して４５度未満に繊維を配向したフープ層を含む多層構造で形成されていると共に、円筒ロータ２１の接合部２０ａではフープ層のうち最外層となる層の繊維が寸断されないように、最外層の外周に保護対策がなされている。
このとき、少なくとも、円筒ロータ２１が接合部２０ａに接合される部分においては、円筒ロータ２１の表面の凹凸を低減させるように、フープ層の外側に樹脂層が設けられている。さらに、樹脂層が設けられた後、その樹脂層はその厚みの範囲内で除去加工されている。尚、樹脂層は、予め、樹脂を注型することによって形成することもできる。
また、ＦＲＰの円筒ロータ２１が接合部２０ａに接合された部分においては、フープ層の外側に、円周方向に対して４５度以上に繊維を配向したヘリカル層が設けることも出来る。さらに、ヘリカル層が設けられた後、ヘリカル層の厚みの範囲内においてそのヘリカル層に巻かれた繊維及び繊維の周囲の樹脂が除去加工されてもよい。
あるいは、フープ層が最外層となるように形成された円筒ロータ２１の外周の除去加工の範囲を、接合部２０ａを除く部分の少なくとも一部としてもよい。また、接合部２０ａをネジ溝ポンプ１５の排気経路２４の上流側に設ければ、円筒ロータ２１の外周の仕上げ加工を行わなくてもよい。
以上、本発明の具体的な実施例を説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
以上説明したように、本発明は真空ポンプ以外の、ＦＲＰ材で円筒形に成形してなる円筒ロータを使用する各種の装置にも応用することができる。
【符号の説明】
【００１１】
１０  真空ポンプ
１１  吸気口
１２  排気口
１３  筐体
１４  ターボ分子ポンプ部
１５  ネジ溝ポンプ部
１６  回転軸
１７  ロータ
１８  動翼
１９  静翼
２０  鍔状円環部
２０ａ  接合部
２１  円筒ロータ
２１ａ  最外層の一部
２２  ネジ溝
２３  ステータ
２４  排気通路
２５  モータ筐体
２６  高周波モータ
２６ａ  ロータ
２７  保護軸受
２８  加工シロ
２９  最外部の窪み部分
３０  樹脂材
【図２】
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【図３】
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【図１】
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【国際調査報告】
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